От бизнес-объектов - к акторам: причины перехода и опыт внедрения

"Весь софт - театр. И классы в нем, и типы - все актёры. У них свои есть выходы, уходы. Друг другу сообщения все шлют."
Так Шекспир писал? Вероятно, не совсем. Неважно, этот доклад - о новых временах, когда миром управляют компьютерные разработки, а их создатели не вполне удовлетворены парадигмой объектно-ориентированного программирования и находят новые пути - строго говоря, вновь обнаруживают старые, поскольку речь пойдет о модели актеров.
Мы расскажем об истории вопроса, причинах, почему появившиеся еще в 70-х годах идеи обрели особую популярность в последние годы, и о том, как внедрялась модель акторов в нашем проекте - разработке системы публикации медиафайлов в крупной организации.

Вагиф работает в норвежской компании Майлз. Его опыт программирования насчитывает около трех десятилетий, в настоящее время он занимается разработками систем на F# и C#. На гитхабе он зарегистрирован под именем "object", но в последнее время ему бы больше подошло имя "function". Вагиф регулярно делится опытом на конференциях разработчиков и принимает участие в опенсорс-проектах.

Transcript

10. # Процессоров/ Алгоритм 10 100 1000 0 10 100 1000 10% 5.26 9.17 9.91 25% 3.08 3.88 4.00 40% 2.17 2.46 2.50
12. class BankAccount { … string AccountNr { get; } decimal Balance { get; } void Debit(decimal amount) { this.Balance += amount; } void Credit(decimal amount) { this.Balance -= amount; }
13. AccountNr: 8594464275 Balance: 1045.32 Debit 11.99 Credit 120.00 Debit 45.22 Credit 75.00 Debit 56.17
14. class BankAccount { … void Debit(decimal amount) { lock (this) { this.Balance += amount; } } …
15. AccountNr: 8594464275 Balance: 1045.32 Debit 11.99 Credit 75.00 Credit 11.99 AccountNr: 1948374635 Balance: 756.18 Debit 75.00
16. AccountNr: 8594464275 Balance: 1045.32 Debit 11.99 Credit 75.00 Credit 11.99 AccountNr: 1948374635 Balance: 756.18 Debit 75.00 1 2 3 4
23. Account 1 (idle) Thread 1 Account 6 (idle) Account 2 (idle) Account 7 (idle) Account 3 (idle) Account 4 (idle) Account 8 (idle) Account 5 (idle) Account 9 (idle) Thread 2 Thread 3 Thread 4 Thread 5
25. Account 1 (idle) Thread 1 Account 6 (idle) Account 2 (thread 1) Account 7 (idle) Account 3 (idle) Account 4 (thread 2) Account 8 (idle) Account 5 (idle) Account 9 (idle) Thread 2 Thread 3 Thread 4 Thread 5 Debit 75.00 Credit 75.00
29. / /user /system /user/a /user/b /user/c /user/b/1 /user/b/2
30. / /user /system /user/a /user/b /user/c /user/b/1 /user/b/2
40. Distribution Engine 1 2 3 4 5 6
44. let myActor Actor let rec loop actor let Receive printfn "%A" return loop loop
45. let myActor Actor let rec disconnected actor let Receive match with Connect let CreateConnection return connected printfn "%A is invalid in disconnected state" return disconnected // Продолжение на следующем слайде
46. // … продолжение and connected actor let Receive match with Disconnect ReleaseConnection return disonnected printfn "%A is invalid in connected state" return connected disconnected
47. Tell Ask <! <? Tell Ask
49. ASK
53. Сообщение Ask актору с ожиданием ответа 6.395 (~150K/с)
54. Ask http://bartoszsypytkowski.com/dont-ask-tell-2/ Ask Ask Ask
55. Become Stash UnstashAll
56. Ask до let rec loop actor let message Receive match message with Process item let ItemDetails <? GetItemDetails |> <! UseItemDetails return loop
57. Ask после let rec idle actor let message Receive match message with Process item <! GetItemDetails return awaiting_details return idle // Продолжение на следующем слайде
58. Ask после // … продолжение and awaiting_details actor let message Receive match message with ItemDetails details <! UseItemDetails UnstashAll return idle Stash return awaiting_details
59. // … остальной код опущен для ясности and collecting actor let message Receive match message with Response response return collecting Enough UnstashAll return idle Stash return collecting
60. Сообщение Ask актору с ожиданием ответа 6.395 (~150K/с) Сообщение Tell актору с агрегацией откликов 0.884 (~1M/с)
61. Ask Ask
63. connection.ExecuteCommand
64. try connection.ExecuteCommand catch (SqlException ) throw new ProductUpdateException "Unable to update product" ;
65. try connection.ExecuteCommand catch (SqlException ) // Retry? // Recover database connection? // What to do with other places that use the same connection? catch (Exception )
66. queue.Subscribe HandleMessage void HandleMessage QueueMessage ) { try Process msg.Ack catch (QueueException ) // Reconnect? Subscribe? BTW, we are in a different thread
67. http://www.lighterra.com/papers/exceptionsharmful ”Exception handling introduces a hidden, "out-of-band" control-flow possibility at essentially every line of code.” ”Exception handling does not fit well with most of the highly parallel programming models currently in use or being explored (fork/join, thread pools and task queues, the CSP/actor model etc), because exception handling essentially advocates a kind of single-threaded "rollback" approach to error handling, where the path of execution – implicitly a single path – is traversed in reverse by unwinding the call stack to find the appropriate error handling code.”
68. Начальная реализация актора обработки очереди сообщений (RabbitMQ) type QueueCommand | Connect of QueueDetails | Disconnect | Subscribe of IActorRef | Unsubscribe | Publish of QueueMessage | Receive of AckId * Payload | Ack of AckId | Nack of AckId
69. let queueActor (mailbox: Actor<_>) let rec disconnected // … код реализации and connected IConnection // … код реализации and subscribed IConnection, subscriber : IActorRef // … код реализации disconnected
72. let strategy () = Strategy.OneForOne((fun ex -> match ex with | :? ArgumentNullException -> Stop | :? ArgumentOutOfRangeException -> Restart | :? ArgumentException -> Resume | _ -> Escalate), 3, TimeSpan.FromSeconds(10.))
74. type QueueCommand | Connect // пересылается вместе с props | Disconnect | Subscribe of IActorRef | Unsubscribe | Publish of QueueMessage | Receive of AckId * Payload | Ack of AckId | Nack of AckId
75. type QueueCommand | Connect // пересылается вместе с props | Disconnect // больше не требуется | Subscribe of IActorRef | Unsubscribe | Publish of QueueMessage | Receive of AckId * Payload | Ack of AckId | Nack of AckId
76. type QueueCommand | Connect // пересылается вместе с props | Disconnect // больше не требуется | Subscribe of IActorRef // пересылается вместе с props | Unsubscribe // больше не требуется | Publish of QueueMessage | Receive of AckId * Payload | Ack of AckId | Nack of AckId
77. let queueActor (queueDetails: QueueDetails) (subsriber: IActorRef) (mailbox: Actor<_>) let CreateConnection // … подписать подписчиков (subscribers) let rec loop // … остальной код опущен для ясности loop
78. let queue = spawn system "queues.file_upload" queueActor queueDetails subscriber queueDetails - PROP subscriber - PROP
80. Пример: запуск одиночного актора let uploader = spawn system "akamai.uploader" (akamaiUploadActor baseUrl uploadReporter)
81. Пример: запуск пула акторов let uploader = spawnOpt system "akamai.uploader" (akamaiUploadActor baseUrl uploadReporter) [SpawnOption.Router Routing.ConsistentHashingPool( Limits.AkamaUploadActorPoolSize) .WithHashMapping( Routing.ConsistentHashMapping akamaiUploaderGetHashBase) .WithSupervisorStrategy( getOneForOneSupervisorStrategy system))]
83. type FileDistribution { StorageProvider : FileStorageProvider Locator : RemoteLocation CdnPath : AbsoluteUrl option GeoRestriction : GeoRestriction option AccessLevel : AccessLevel option State : DistributionState Length : uint64 Timestamp : DateTimeOffset } type DistributionLocatorCommand = | AssignLocator of FileDistribution | RemoveLocators | QueryLocators | TakeSnapshot
85. одному props ActorRef $a $b $c supervision strategy AllForOne Restart Tell Ask